KR100237290B1 - 급탕난방기에 있어서의 동결방지방법 및 동결방지장치 - Google Patents

Abstract

(과제) 간단한 구성으로 효율적인 동결방지운전을 할 수 있는 급탕난방기에 있어서의 동결방지방법 및 동결방지장치를 제공한다.

(해결수단) 온수생성수단(3)에 의해서 생성된 온수를 순환회로에 설치한 순환펌프(22)를 작동시켜서 단말난방기(17,19)에 순환공급하여 난방하는 급탕난방기(1)에 있어서의 동결방지방법으로서, 온수생성수단(3)의 근방이면서 이 온수생성수단(3)에 외기를 도입하는 흡기구(9)의 근방에 주변온도를 검출하는 주변온도검출수단(27)을 형성하고, 온수생성수단(3)의 작동에 의하여 변화하는 주변온도를 검출함에 의거하여 온수생성수단(3) 및 순환펌프(22)를 온/오프제어하여 동결방지운전을 한다.

Description

급탕난방기에 있어서의 동결방지방법 및 동결방지장치

본 발명은 급탕난방기에 있어서의 동결방지방법 및 동결방지장치에 관한 것이다. 상세하게는, 타이머등을 설치하는 것이 아니고, 온수순환회로의 동결을 효율적으로 또한 확실하게 방지할 수 있는 동결방지법 및 동결방지장치를 제공하는 것이다.

급탕난방기는, 가스연소열교환기등의 온수생성수단에 의하여 온수를 생성하고, 생성된 온수를 순환펌프를 작동시켜서 단말난방기에 순환시킴으로써 난방한다.

따라서, 난방기를 사용하지 않을 때에 기온이 저하하면 순환회로중의 수분이 동결할 우려가 있다.

예를들면, 종래의 급탕난방기에 있어서는, 외기온도를 검출하는 온도검출수단을 급탕난방기에 형성하고, 외기온도가 동결위험온도 이하로 되면, 온수생성수단 및 순환펌프를 작동시켜서 온수를 순환회로에 순환시키는 동결방지운전을 개시하도록 구성하고 있다.

그러나, 종래의 급탕난방기에 있어서는, 외기온도를 기준으로 동결방지운전의 ON, OFF제어하도록 구성되어 있으므로, 일단 동결방지운전이 개시되면 외기온도가 높아지지 않는 이상 동결방지운전은 정지되지 않는다.

즉, 순환회로내의 순환수의 온도가 일정온도 이상으로 상승하여 동결방지운전을 할 필요가 없어져도 동결방지운전이 계속된다.

따라서, 외기온도만을 기준으로 하면, 동결방지운전시간이 필요이상으로 길어지고, 쓸데없는 동결방지운전이 생겨남과 아울러, 순환펌프의 작동이 장시간 계속되기 때문에 소음문제가 생기는 경우가 있다.

본 발명은 상술한 사정을 토대로 하여 생각되어진 것으로, 상기 종래의 문제를 해결하고 간단한 구성으로 효율적인 또한 확실한 동결방지운전을 할 수 있고, 급탕난방기에 있어서의 동결방지방법 및 동결방지장치를 제공하는 것을 그 과제로 한다.

제1도는 본 발명에 관련된 급탕난방기의 개요도.

제2도는 본 발명에 관련된 동결방지운전의 일례를 나타내는 플로차트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 급탕난방기 3 : 난방열교환기(온수생성수단)

9 : 흡기구 17 : 단말난방기

19 : 단말난방기 22 : 순환펌프

27 : 주변온도검출수단

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 다음의기술적 수단을 강구하고 있다.

본 청구항 1에 기재된 발명은, 온수생성수단에 의하여 생성된 온수를 순환회로에 설치된 순환펌프를 작동시켜서 단말난방기에 순환공급하여 난방하는 급탕난방기에 있어서의 동결방지방법이고, 상기 온수생성수단의 근방 또는 이 온수생성수단의 외기를 도입하는 흡기구의 근방에 주변온도를 검출하는 주변온도검출수단을 형성하고, 상기 온수생성수단의 작동에 의하여 변화하는 주변온도를 검출하여, 상기 온수생성수단 및 순환펌프를 ON, OFF제어하는 동결방지운전을 실시토록 한 것을 특징으로 한다.

급탕난방기에는, 가스를 연소시켜서 온수를 생성하는 것외에, 석유를 연소시켜서 온수를 생성하는 것등의 여러가지 급탕난방기가 포함된다.

동결위험온도란 순환회로 중의 순환수가 동결할 위험이 있는 온도를 말한다. 일반적으로, 물은 섭씨 0도 이하로 되면 동결하지만, 조기에 동결방지운전을 개시시켜서 확실한 동결방지를 하기 위하여, 섭씨 0도보다 높은 온도를 동결위험온도로 설정하여 제어하는 것이 바람직하다.

상기 주변온도검출수단은, 예를들면 서미스터, 열전대등의 여러가지 온도센서를 채용할 수 있다.

온수생성수단의 근방은, 온수생성수단의 작동에 의하여 주변온도가 상승변화할 장소이면 되고, 특별히 온수생성수단에 인접하여 주변온도검출수단을 형성할 필요는 없다.

또, 흡기구의 근방은, 온수생성수단 정지 중에 흡기구에서 자연히 는 유입되는 외기의 온도영향을 받기 쉬운 장소이면 되고, 특별히 흡기구에 인접시킬 필요는 없다.

본 청구항 2에 기재된 발명은, 온수생성수단에 의하여 생성된 온수를 순환회로에 설치한 순환펌프를 작동시켜서 단말난방기에 순환공급하여 난방하는 급탕난방기의 동결방지장치에 있어서, 상기 온수생성수단의 작동에 의하여 변화하는 주변온도를 검출할 수 있도록, 상기 온수생성수단의 근방 또는 이 온수생성수단에 외기를 도입하는 흡입구의 근방에 주변온도검출수단과, 상기 주변온도검출수단의 출력신호에 의하여 상기 온수생성수단 및 순환펌프를 ON, OFF제어하여 동결방지운전하는 제어수단을 구비시켜, 상기 주변온도검출수단이 동결위험 이상인 것을 검출하면 상기 온수생성수단 및 순환펌프를 작동시켜서 동결방지운전을 개시되도록 하고, 상기 주변온도검출수단이 동결방지운전 해결온도 이상인 것을 검출하면 동결방지운전을 정지하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

온수생성수단을 작동시키면 순환회로내의 순환수가 가온됨과 동시에, 온수생성수단주위의 주변온도가 상승한다. 본 발명은 온수생성수단 근방 주변온도의 변화에 착안하여, 이 주변온도의 변화를 포착함으로써 동결방지운전을 ON, OFF제어하여 동결방지운전을 하는 것이다.

온수순환회로내의 순환수의 온도가 일정온도 이상으로 상승한 후에는 동결방지운전을 계속할 필요가 없다. 또, 외기온도가 저하하지 않는 동안은, 순환회로내의 순환수의 온도도 저하하지 않는다고 생각된다. 따라서, 흡기구에서 도입되는 외기의 온도에 의하여 동결방지운전의 ON제어하는 한편, 온수생성수단의 작동에 의하여 상승하는 온수생성수단의 근방의 주변온도에 의하여, 동결방지운전의 ON제어를 함으로써, 외기온도의 저하에 의한 순환회로내의 순환수에 있어서의 동결방지운전의 필요성 및 순환수의 온도상승에 의한 동결방지운전이 계속될 불필요성에 대응한 합리적인 동결방지운전을 하는 것이 가능해진다.

따라서, 종래의 외기온도만을 기준으로 한 경우와 같이, 동결방지운전이 필요 이상으로 장시간 계속되어도, 순환펌프의 작동음등에 기인하는 소음문제가 발생하는 일도 없어진다.

또, 온수생성수단의 운전수단을 단축할 수 있으므로 연료비를 절감할 수 있다. 또, 동결방지운전정지를 하기 위하여 타이머등을 설치할 필요도 없어진다.

또한, 본체안에 도입되는 외기온도를 기준으로서 동결방지운전의 ON제어하므로, 본체안의 주변온도만을 기준으로 하는 경우와 같이, 동결방지운전의 개시가 늦어지고 동결이 일어날 문제점도 없다.

이하, 본 발명에 관련되는 실시형태를 도면에 의거하여 구체적으로 설명한다.

제1도에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 관련되는 실내설치형 급탕난방기(1)는 급탕열교환기(2)와, 온수생성수단으로서의 난방열교환기(3)를 구비한다. 상기 급탕열교환기(2)와 난방열교환기(3)는 가스공급관(4)에서 공급되는 가스를 연소시키는 급탕버너(2a)와 난방버너(3a)를 구비하여 구성되어 있다.

상기 열교환기(2,3)내에는 급탕가열관로(5)와 난방수가열관로(6)가 설치되어 있고, 이 관로를 흐르는 동안에 상기 버너(2a,3a)의 연소가스와 열교환이 이루어지고 온수가 생성된다.

상기 열교환기(2,3) 하부에는 연소공기를 버너(2a,3a)로 공급하는 흡기팬(7,8)이 설치되어 있다. 한편, 급탕난방기(1) 상부에는 상기 흡기팬(7,8)에 연소공기를 흡인시키기 위하여, 기기밖에서 외기를 급탕난방기 내부로 들이기 위한 흡기구(9)가 상방측으로 열려 있고, 이 흡기구(9)는 흡기덕트(9a)를 통하여 실외로 연통하고 있다.

또, 상기 양열교환기(2,3)의 상부에는 연소가스를 방출할 배기구(10)가 열려있고, 이 배기구(10)는 배기덕트(10a)를 통하여 실외로 연통하고 있다.

본 실시형태에 있어서는, 상기 난방열교환기(3)에 의하여 생성되는 온수로 목욕물을 재가열하도록 구성되어 있고, 재가열용 액(液)-액(液)열교환기(11) 및 목욕펌프(12)가 목욕재가열회로(13) 중에 설치되어 있다. 상기 목욕펌프(12)를 작동시킴으로써, 상기 액-액열교환기(11)를 통과하는 목욕물을 가열한다.

상기 급탕열교환기(2)의 급탕가열관로(5)에서 상기 목욕재가열회로(13)를 통하여 욕조(B)의 목욕물을 급탕하기 위한 연락로(14)가 설치되어 있다. 이 연락로(14)의 도중에 급탕전자밸브(15)가 설치되어 있다.

상기 난방수가열관로(6)는 상기 목욕물을 순환하여 가열하기 위한 액-액열교환기(11)를 설치한 목욕용 바이패스회로(16)와 온풍히터등의 고온측 단말난방기(17)를 설치한 고온측 단말난방회로(18), 또 바닥난방장치등의 저온측 단말난방기(19)를 설치한 저온측 단말난방회로(20)로 되어 있는 순환회로에 분기접속되어 있다.

상기 각 회로를 흐르는 온수는 물탱크(21)로 회수됨과 아울러, 순환펌프(22)에 의하여 각 회로에 순환공급되도록 구성되어 있다.

상기 난방수가열관로(6)의 하류측 근방에는 고온측 난방수온도검출수단(23)이 형성되어 있고, 순환펌프(22)의 하류측에서 분기된 저온측 단말난방회로(20)의 최상류측에는 저온측 난방수 온도검출수단(24)이 형성되어 있고, 난방수의 온도를 제어할 수 있도록 구성되어 있다.

또, 상세한 설명은 생략하지만, 상기 급탕난방기(1)의 각 회로의 소정부위에는, 상기 온도검출수단(23,24)외에 온도센서(25), 수량센서(26)등이 설치되어 있고, 도시하지 않은 제어장치에 의하여 공급수량, 가열량등을 조절하여 소망온도에 의하여 소망량을 급탕할 수 있도록 구성되어 있다.

동결위험온도를 검출하는 주변온도검출수단(27)이 난방열교환기(3)의 근방, 또는 상기 급탕열교환기(2) 및 상기 난방열교환기(3)로의 연소용 공기를 도입하는 흡기구(9) 근방에 설치되어 있다. 본 실시형태에 관계되는 급탕난방기의 제어는, 마이크로컴퓨터를 설치한 도시하지 않은 제어장치에 의하여 실행된다. 제어장치는, 급탕온도와 급탕량 제어외에 본 발명에 관계되는 동결방지운전의 제어를 한다.

상기 난방교환기(3)를 운전시키면, 흡기팬(8)이 작동하고 급탕난방기 내부의 공기가 열교환기(3)내의 난방버너(3a)로 연소용 공기로서 보내어지고, 동시에 상기 흡기구(9)에서 급탕난방기 내부에 외기가 도입되어 상기 흡기팬(8)에 흡인된다.

제2도에, 본 실시형태에 관련되는 제어장치에 의하여 실행되는 동결방지운전 플로차트를 나타낸다.

우선, 난방열교환기(3) 및 흡기구(9) 근방에 배치된 상기 주변온도검출수단(27)에 의하여 검출되는 외기온도가, 동결위험온도 T1

(3℃) 이하로 되면(S101), 순환펌프(22)가 작동하고(S102), 다음으로 난방버너(3a)가 연소를 개시하여 난방열교환기(3)가 작동한다.(S103)

난방열교환기(3)의 난방버너(3a)는, 통상의 난방운전과 같이 고온수를 생성시키도록 강연소할 필요없이, 동결을 방지할 수 있는 정도의 온수온도가 되도록 약연소시킨다.

상기 동결위험온도 T1=3℃로 설정한 것은 물동결온도보다 약간 높은 온도를 설정하고, 동결방지운전을 확실하게 개시하기 위한 것이다.

상기 난방열교환기(3)가 작동하면 온수가 생성되고, 이 온수가 고온측 단말난방회로(18)와 저온측 단말난방회로(20)등으로 순환공급된다.

그리고, 난방열교환기(3)내에서 발생하는 연소열에 의하여 난방열교환기(3) 근방의 주변온도가 상승한다. 주변온도가 동결방지운전 위험온도 T2(7℃) 이상으로 상승한 것을 상기 주변온도 검출수단(27)이 검출함으로써(S104), 상기 난방버너(3a)를 소화시켜서 난방열교환기(3)의 운전을 정지하고(S105), 다음으로 순환펌프(22)를 정지시키고(S106) 동결방지운전이 종료한다.

동결방지운전을 정지한 후, 주변온도가 저하하여 다시 동결위험온도 T1(3℃) 이하로 되면, 순환펌프(22) 및 난방열교환기(3)가 작동하여 동결방지운전이 재개된다.

본 실시형태에 있어서는, 제1도에 나타낸 바와 같이, 주변온도 검출수단(27)을 난방열교환기(3)의 근방, 또는 흡기구(9)의 근방에 설치하고 있다. 상기 주변온도 검출수단(27)을 설치한 위치는, 상기 난방열교환기(3)의 운전에 의하여 온도가 상승하기 쉽고, 또한 상기 난방열교환기(3)의 운전정지중에 상기 흡기구(9)에서 자연유입하는 외기온도의 영향을 받기 쉬운 위치이다. 즉, 난방열교환기(3)의 운전 및 정지에 의하여 주변온도가 크게 변화하는 위치이다.

상기 동결방지운전을 정지하는 주변온도, 즉, 동결방지운전 해결온도 T2를 7℃로 한 것은 본 실시형태에 있어서 각 부의 배치에서는 6℃ 이하로 설정하면, 주변온도 검출수단(27)의 검지온도가 급탕열교환기(2)의 운전에 의하여 온도변화(외기흡수에 의하여 주변온도가 급격히 저하)하여, 불필요한 동결방지운전이 작동하는 것을 방지하기 위한 것이고, 외기를 흡수하여도 검지온도가 3℃ 이하로 되기 어렵고 비교적 고온으로 설정한 것이다.

동결방지운전의 운전시간 또는 운전간격은 급탕난방기내의 주변온도에 의하여 변화하지만, 이 주변온도는 외기온도에 의해서도 변화한다. 즉, 외기온도가 비교적 높은 경우에는, 주변온도가 단시간에 상승하고 운전시간이 짧아진다. 또, 동결방지운전을 정지한 후에는 주변온도의 저하속도도 작으므로 운전정지간격도 길어진다.

한편, 외기온도가 낮은 경우에는, 주변온도가 동결방지 해결온도 T2로 상승하기까지 시간이 걸리고 동결방지운전시간이 길어진다. 또, 동결방지운전정지 후에는 주변온도의 저하속도가 커지므로 운전정지간격이 짧아진다.

따라서, 동결위험성에 대응하여 동결방지운전시간 및 간격을 제어하는 것이 가능하게 되고, 극히 효율적인 동결방지를 하는 것이 가능해진다.

또, 순환하는 온수의 온도가 높아졌는데도 동결방지운전이 필요 이상으로 연속되는 일이 없기 때문에, 순환펌프(22)의 작동이 장시간 연속되어 펌프의 작동음에 의한 소음이 생기는 문제점도 해결된다.

또한, 동결위험성에 대응하여 동결방지운전의 시간 및 간격을 제어하므로 연료비도 절감할 수 있다.

또, 외기온도를 검출하여 동결방지운전을 개시시키기므로, 동결이 이미 시작되어 늦어질 수도 있다.

본 발명은 상기 실시형태에 제한되는 것은 아니다.

실시형태에 있어서는, 주변온도검출수단(27)을 난방열교환기(3)와 물탱크(21)의 사이에 순환펌프(22)보다 상방측에 형성하였지만, 각 장치의 배치에 따라 변경될 수 있다. 예를들면, 주변온도검출수단(27)을 흡기구(9)와 흡기팬(8)이 연결되는 외기유입로를 피하여 형성하면, 난방열교환기(3)나 흡기팬(8)의 작동중, 주변온도 검출수단(27)이 외기의 영향을 받지 않으므로, 난방열교환기(3)의 근방 주변온도를 정확하게 검출할 수 있다. 또한, 주변온도검출수단(27)을 상기 실시형태와 같이 외기 유통로내에 형성한 경우에는, 흡기팬(8)으로 흡인되는 외기에서 냉각될 분량을 예상하여 동결방지운전 해결온도 T2를 약간 높게 설정하면 된다.

또, 실시형태에 있어서는 흡기구(9)에서 채용한 외기를 장치내부를 통과시켜서 흡기팬(8)으로 흡인되도록 구성하였지만, 외기를 흡기팬(8)으로 공급하는 전용 흡기로를 설치하여도 된다.

동결방지운전을 전회로에서 동시에 할 필요는 없다. 열동밸브를 개폐제어함으로써, 목욕용 바이패스회로(16), 고온측 난방회로(18), 저온측 난방회로(20)를 순차적으로 할 수도 있다.

동결위험온도 T1, 동결방지운전 해결온도 T2는 실시형태에 제한되는 것은 아니다. 급탕난방기 설치장소의 기후, 수온도에 의하여 변경할 수 있다.

또, 실시형태에 있어서는, 실내설치형의 강제흡배기방식 급탕난방기에 본 발명을 적용하였지만, 실외설치형의 급탕난방기나 흡기팬을 사용하지 않은 자연흡기방식 급탕난방기등외에 흡배기방식 급탕난방기에 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 동결위험온도, 동결방지운전 해결온도는 급탕난방기나 주변온도검출수단(27)의 배치위치, 형식등에 응하여 변경할 수 있다.

Claims (2)

1. 온수생성수단에 의하여 생성된 온수를 순환회로에 설치한 순환펌프를 작동시켜서 단말난방기에 순환공급하여 난방하는 급탕난방기의 동결방지방법에 있어서, 상기 온수생성수단 근방이면서 이 온수생성수단에 외기를 도입하는 흡입구 근방에 주변온도를 검출하는 주변온도 검출수단을 형성하고, 상기 온수생성수단의 작동에 의하여 변화하는 주변온도를 검출하여 상기 온수생성수단 및 순환펌프를 ON, OFF제어하는 동결방지운전을 실시토록 한 것을 특징으로 하는 급탕난방기에 있어서의 동결방지방법.
2. 온수생성수단에 의하여 생성된 온수를 순환회로에 설치한 순환펌프를 작동시켜서 단말난방기에 순환공급하여 난방하는 급탕난방기의 동결방지장치에 있어서, 상기 온수생성수단의 작동에 의하여 변화하는 주변온도를 검출할 수 있도록, 상기 온수생성수단 근방이면서 이 온수생성수단에 외기를 도입하는 흡입구의 근방에 형성한 주변온도검출수단과, 상기 주변온도검출수단의 출력신호에 의하여 상기 온수생성수단 및 순환펌프를 ON, OFF제어하여 동결방지운전하는 제어수단을 구비시켜, 상기 주변온도검출수단이 동결위험온도 이하인 것을 검출하면 상기 온수생성수단 및 순환펌프를 작동시켜서 동결방지운전을 개시하고, 상기 주변온도검출수단이 동결방지운전 해결온도 이상인 것을 검출하면 동결방지운전을 정지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 급탕난방기에 있어서의 동결방지장치.

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